船舶設(shè)備液壓故障診斷與維修_液壓舵機(jī)液壓油乳化故障
(1)液壓油乳化現(xiàn)象及危害
某科學(xué)觀察船航行于大洋，機(jī)艙值班員巡視舵機(jī)艙時(shí)，從油箱液位指示窗口異常地發(fā)現(xiàn)，箱體內(nèi)油液由原先的澄清、淺黃色，變?yōu)闇啙帷⑷榘咨?。顯見(jiàn)，這是一起典型的舵機(jī)液壓乳化事故，必須將系統(tǒng)內(nèi)的油液全部換新，而不是部分換液，否則將使新添加的油液也迅速乳化。乳化液生成的泡沫，不但影響系統(tǒng)壓力的建立，同時(shí)會(huì)引起液壓沖擊，致使舵機(jī)失效。再則油液乳化后，不溶性雜質(zhì)懸浮在乳化液中，污損摩擦表面。而電動(dòng)一液壓型舵裝置中，泵、馬達(dá)、轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)多為機(jī)床加工精度和配合精度很高的精密偶件，由于乳化液黏度降低，運(yùn)動(dòng)副間難于建立油膜，必然使偶件部件摩擦損耗加劇。再加上乳化液中水分對(duì)機(jī)件的銹蝕，長(zhǎng)此，勢(shì)必會(huì)使精密偶件永遠(yuǎn)失效。
液壓系統(tǒng)中，液壓油含水量應(yīng)＜0.025%。系統(tǒng)中漏入較多量水（尤其是海水），與油液混合進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)攪拌和擠壓后，是產(chǎn)生油液乳化的直接原因。不難查找，該輪舵機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)水，是因?yàn)樵O(shè)置在油箱中的海水冷卻盤(pán)管滲漏引起的。此類現(xiàn)象在多條船舶上都曾經(jīng)發(fā)生。
(2)問(wèn)題的分析和改進(jìn)
該輪航行于無(wú)限航區(qū)、萬(wàn)噸級(jí)船型，采用四缸柱塞往復(fù)式舵機(jī)，舵機(jī)扭矩800 kN·m，液壓系統(tǒng)（30#透平油）工作壓力為21MPa，電機(jī)功率約40kW。油箱容積550L，尺寸700×700×700（二只）。系統(tǒng)散熱采用在油箱中設(shè)20×600（直徑×長(zhǎng)度）的10根紫銅盤(pán)管，管內(nèi)冷卻海水壓力0.2MPa。規(guī)定油箱內(nèi)油液溫度高于60℃時(shí)開(kāi)啟冷卻器，系統(tǒng)溫度低于15℃時(shí)開(kāi)啟電加熱器。以下問(wèn)題，值得人們注意。
舵機(jī)液壓系統(tǒng)中，無(wú)論開(kāi)式或者半閉式系統(tǒng)，油箱總是與大氣相通的，即舵機(jī)液壓回路中，流經(jīng)背壓閥后的系統(tǒng)回油壓力為大氣壓力。而油箱冷卻盤(pán)管內(nèi)海水壓力為0.2MPa，即海水壓力高于液壓油壓力。一旦盤(pán)管因腐蝕等原因發(fā)生滲漏，就不可避免地出現(xiàn)海水漏入油箱，發(fā)生液壓油乳化事故。這種冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，違背了熱交換器中，系統(tǒng)介質(zhì)的工作壓力應(yīng)高于冷卻介質(zhì)壓力的原則。例如船舶主柴油機(jī)滑油潤(rùn)滑系統(tǒng)中，運(yùn)轉(zhuǎn)中的滑油壓力應(yīng)保持在0.15～0.4MPa，高于海水壓力，以防冷卻器泄漏時(shí)，海水漏入滑油中；同理，主機(jī)缸套冷卻淡水壓力應(yīng)保持在0.15～0.3MPa，高于冷卻器中冷卻介質(zhì)海水壓力（一般在0.18MPa以下），以防海水中漏入淡水，腐蝕缸套。因此，舵機(jī)液壓系統(tǒng)直接在油箱中設(shè)置高壓海水冷卻盤(pán)管的設(shè)計(jì)有待改進(jìn)。不如采用擴(kuò)大油箱容積，以增加散熱面積，并將油箱盡量設(shè)置在機(jī)艙抽風(fēng)口，增加冷卻介質(zhì)流速，徹底取消冷卻盤(pán)管，杜絕海水進(jìn)入油箱的可能，防止液壓油乳化現(xiàn)象和事故的發(fā)生。
按舵機(jī)使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定，當(dāng)液壓系統(tǒng)溫度高于60℃時(shí)，再開(kāi)啟冷卻系統(tǒng)。若嚴(yán)格遵循此原則，則海水冷卻系統(tǒng)工作（指海水冷卻盤(pán)管）總時(shí)間縮短，因而冷卻器提前發(fā)生腐蝕的期限大大推遲，甚至在整個(gè)裝置壽命期間內(nèi)，不會(huì)發(fā)生海水日久侵蝕破壞產(chǎn)生漏泄，避免油液乳化。但實(shí)際上船舵機(jī)的使用情況是：因?yàn)槎鏅C(jī)油箱溫度計(jì)設(shè)在舵機(jī)艙油箱上，無(wú)延伸顯示，冷卻海水管路閥門(mén)啟、閉為手動(dòng)操作，值班員貪圖省事，避免巡視和管理麻煩，因而讓冷卻系統(tǒng)常開(kāi)啟。結(jié)果冷卻系統(tǒng)由設(shè)計(jì)時(shí)的短時(shí)間歇工作制，變?yōu)殚L(zhǎng)期工作制，勢(shì)必使盤(pán)管提前腐蝕破壞，油液乳化。
溫度系統(tǒng)本身慣量大，待得到溫度超限報(bào)警指令后，再手動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)，也不致影響系統(tǒng)的溫升。實(shí)現(xiàn)此方案，只需在油箱上增設(shè)一只所謂“開(kāi)關(guān)量”型的溫度控制器，將此開(kāi)關(guān)量信號(hào)送機(jī)艙集控室，顯示并報(bào)警。與配備海水冷卻盤(pán)管備件的方案相比較，可將損失降到最低程度。